HF/H_2SO_4溶液腐蚀时间对玻璃表面结构及其性能的影响

以HF/H2SO4混合水溶液作为复合腐蚀剂,利用金相显微镜、原子力显微镜、接触角测量仪、紫外可见分光光度计、电子万能试验机、维氏硬度计等测试手段,研究腐蚀时间对钠钙硅酸盐玻璃表面结构以及润湿性、光学和力学性能的影响。随着腐蚀时间延长,腐蚀速率逐渐降低,表面腐蚀坑尺寸先减小后增大,腐蚀坑分布均匀性先提高后降低;接触角逐渐增大并趋于稳定值;抗弯强度先增大后减小,断裂韧度变化不明显。腐蚀20 min时腐蚀深度41μm,腐蚀坑均匀细小,表面粗糙度Ra达到最低值5.8 nm,表面接触角和抗弯强度达到最大值,分别为71°和174 MPa。

混合酸溶液中腐蚀时间对玻璃的表面显微结构及其性能影响

以HF/H2SO4混合液为复合腐蚀剂,系统研究了腐蚀时间对玻璃的表面显微结构、润湿性以及透光率、抗弯强度、断裂韧度等性能的影响。随着腐蚀时间延长,腐蚀速率逐渐降低,表面腐蚀坑尺寸先缩小后增大,腐蚀坑分布均匀性先提高后降低;接触角逐渐增大并趋于稳定值;抗弯强度先增大后减小;断裂韧度变化不明显。腐蚀20 min时,玻璃表面粗糙度最低,接触角与抗弯强度最大,分别为71°和174 MPa。

民用客机大型复合材料蜂窝夹芯尾缘胶接技术研究

本论文以民用大型复合材料尾缘为研究对象,创新研制双曲面蜂窝数控切削及检测一体化工装,确保加工与检测基准的一致性,提高了蜂窝检测的可靠性;研制的蜂窝芯实现表面平整度在±1.25mm内;蜂窝芯分段处阶差≤0.15mm;蜂窝零件装配型面精度±0.15mm。开展次级零件及胶接组件复合材料工装热分布分析,合理选取固化参数;首次采用楔形活块工装设计,对窄腔薄壁复合材料蒙皮变形进行补偿,实现窄腔薄壁蒙皮高质量成型。成型蒙皮的外形尺寸轮廓度为0.2,薄壁窄腔蒙皮窄腔处U型位置厚度公差≤±2%;成型后薄壁窄腔蒙皮孔隙率≤1%;民用客机大型复合材料尾缘的成功研制,对于推进复合材料胶接技术水平,推动复杂大型复合材料整体构件的应用意义重大。

U型复合材料结构件热压罐固化变形及补偿技术应用研究

以复合材料U型构件为研究对象,采用数值模拟的方法对U型件进行热压罐温度场的模拟,模拟出在不同时间段工装和工件的温度分布情况,模拟工件在工装传热和变形影响下的内部传热、固化度、最终变形情况和残余应力水平等。根据模拟结果,优化热压罐固化工艺参数,从而改善固化热变形问题,根据分析结果制定补偿方案并实施验证,同时优化工装结构形式,采用工装型面补偿技术对零件固化变形进行预补偿。结果表明,补偿后零件变形后的外形与理论几何外形相差1.37mm,验证了补偿技术的可行性。工装型面补偿技术可以有效提高复合材料结构件的制造精度。

狭窄翻边蒙皮复合材料热压罐成型技术研究

以窄腔翻边复合材料蒙皮为研究对象,采用热压罐成型工艺方法,根据零件结构形式,分析窄腔成型质量。结果表明:选取Invar钢框架模成型,能够减少固化中热容带来的残余应力释放,减少零件变形;固化过程中,让树脂充分流动和浸润,满足孔隙率要求,成型后零件的孔隙率小于1.5%。零件外形分析结果表明:设计辅助芯模成型、固化复合材料翻边蒙皮操作的铺贴方向和铺贴手法,以及对零件进行预压实,能保证翻边处外形、轮廓度、R角成型质量要求。利用温差补偿技术,探索升温速率对零件力学性能和树脂含量的影响。结果表明:最佳的升温速率为在玻璃化转变温度(T_g)前保持0.5~1.5℃/min,在玻璃化转变温度T_g至保温前选取升温速率为1.5~2.2℃/min至保温。

复合材料双曲面NOMEX蜂窝加工技术研究及应用

以复合材料双曲面Nomex蜂窝芯为研究对象,重点开展弱刚性双曲面蜂窝数控铣削及检测技术,采用高速铣削加工工艺,通过优化加工编程策略,选取合理的加工参数,能有效解决双曲面蜂窝芯零件成型后精度问题。研究结果表明,采用加工检测一体工装能解决弱刚性蜂窝固持问题,有效提高蜂窝芯成型精度。对蜂窝芯在线检测后,利用校验膜技术,对蜂窝零件预装配,结果表明双曲面蜂窝芯成型后与上下蒙皮装配间隙小于0.15mm;蜂窝芯拼接缝小于0.2mm;未在蜂窝分段处产生明显阶差。经校验膜验证,蜂窝芯格能完整复现在校验膜上,成型面上无蜂窝芯格撕裂、损伤等缺陷,其装配精度满足要求。

复合材料典型结构件热分布工程应用

复合材料工装热分布代表固化过程中工装工件温度场分布情况,温度场分布影响复合材料构件质量和变形控制。本文以高温复合材料层压件和蜂窝夹芯结构件为研究对象,选取框架式成型工装进行热分布模拟,通过分析模拟固化数据,结果表明:领先热电偶可位于零件拐角(罐门或罐尾)或铺层的最后两层(近真空袋侧)之间;滞后热电偶可位于零件中心、蜂窝区中心、最后两层预浸料之间(近工装侧)。对于蜂窝夹芯构件,一般滞后热电偶将布置在工装背面来替代蜂窝芯处的滞后热电偶,满足零件正式生产。本论文模拟结果具有较强的适用性,对于改善复合材料制件质量和变形控制具有一定的指导意义。

复合材料工字梁RTM仿真研究及应用

以直升机某复合材料工字梁为研究对象,采用数值模拟技术对其进行树脂填充并模拟仿真。仿真结果表明:当注射压力为3.01Bar时,渗透率参数越大,填充时间越短。选用Group1作为注胶口,可获得较佳的注射效果,最佳的填充时间为291s。根据仿真结果,完成并优化了工字梁工件成型模具设计和制造,采用RTM成型工艺制备了复合材料工字梁工件,并验证了其制造可行性。工字梁注胶过程实际填充时间为4min-5min,其模拟结果与实际制造过程结果吻合。采用PAM-RTM软件对复合材料零件进行模拟仿真,能有效缩短零件研制周期。

直升机复合材料导电结构制造工艺

碳纤维复合材料的低电导率,使得直升机碳纤维复合材料结构加装的通信设备受到了影响,形成杂波,在一定程度上影响了通信设备的使用效果。为提升直升机碳纤维复合材料结构连接的导电率,以直升机复合材料尾梁为研究对象,通过提升复合材料尾梁设备接口与复合材料尾梁结构的接触性能以及复合材料尾梁自身的电导率,来大幅提升直升机碳纤维复合材料结构的导电率。经过多次验证并装机验证发现,直升机复合材料尾梁导电材料需连续,导电结构长度与电阻具有线性关系且可以通过对设备接口进行预处理的方式提升直升机复合材料尾梁的电导率。具体操作:(1)在导电方向上应连续铺放铜网,以保证导电结构的连续性;(2)在与其部位的成部件导电连接时,用于连接的铜片需要进行预处理,再与铜网进行锡焊连接,可以获得效果稳定的导电界面;(3)导电效果与导电通路的长度和预处理质量相关,基本属于线性关系。